CN102053411A - 垂直配向型液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种垂直配向型液晶显示装置，其包括一第一基板、一与该第一基板相对设置的第二基板和一夹于该两个基板之间的液晶层，该液晶层的液晶分子是垂直配向，该液晶层的液晶分子介电常数为正，该第二基板包括多个第一电极和至少一第二电极，该多个第一电极与该至少一第二电极用于产生电场驱动该液晶层的多个液晶分子沿平行于该第一、第二基板的方向排列。

Description

垂直配向型液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种垂直配向型液晶显示装置。

背景技术

液晶显示装置中的液晶本身不具有发光特性，其是采用电场控制液晶分子扭转而实现光的通过或不通过，从而达到显示的目的。传统液晶显示装置的液晶驱动方式为扭转向列模式，然而其视角范围比较窄，即，从不同角度观测画面时，将观察到不同的显示效果。

为解决传统扭转向列模式液晶显示装置视角较窄的问题，业界提出了一种垂直配向型液晶显示装置，通常在面板内部设置多个用来使液晶分子取向的突起结构，以改善液晶显示装置的视角特性。

然而，该突起结构使得垂直配向型液晶显示装置较普通液晶显示装置至少增加一道掩膜工艺，导致制造工艺复杂，成本较高，同时，该突起结构也易产生暗态漏光，从而降低垂直配向型液晶显示装置的对比度。

发明内容

为解决现有技术垂直配向型液晶显示装置制造工艺复杂、对比度较低的问题，有必要提供一种制造工艺简单、对比度较高的垂直配向型液晶显示装置。

一种垂直配向型液晶显示装置，其包括一第一基板、一与该第一基板相对设置的第二基板和一夹于该两个基板之间的液晶层，该液晶层的液晶分子是垂直配向，其中，该液晶层的液晶分子介电常数为正，该第二基板包括多个第一电极和至少一第二电极，该多个第一电极与该至少一第二电极用于产生电场驱动该液晶层的多个液晶分子沿平行于该第一、第二基板的方向排列。

与现有技术相比较，本发明垂直配向型液晶显示装置通过设置在该第二基板多个第一电极和第二电极，产生该电场驱动该液晶层的大部分液晶分子沿其长轴平行于该第一、第二基板的方向扭转并排列，不仅可以达到较广视角的显示，而且由于本发明垂直配向型液晶显示装置相对于现有技术不需要突起结构及其相关制程，使得该垂直配向型液晶显示装置的制造工艺简化，成本降低。

附图说明

图1是本发明垂直配向型液晶显示装置第一实施方式的部分平面结构示意图。

图2是图1沿线II-II的剖面示意图。

图3是图1中多个第一电极的电性连通示意图。

图4是图1中多个第二电极的电性连通示意图。

图5是图1所示垂直配向型液晶显示装置处于工作状态的示意图。

图6是本发明垂直配向型液晶显示装置第二实施方式的部分平面结构示意图。

图7是图6沿线III-III的剖面示意图。

图8是本发明垂直配向型液晶显示装置第三实施方式的部分平面结构示意图。

图9是图8的部分放大示意图。

图10是本发明垂直配向型液晶显示装置第四实施方式的剖面示意图。

图11是本发明垂直配向型液晶显示装置第五实施方式的剖面示意图。

图12是本发明垂直配向型液晶显示装置第六实施方式的剖面示意图。

图13是本发明垂直配向型液晶显示装置第七实施方式的部分平面结构示意图。

具体实施方式

请参阅一并图1和图2，图1是本发明垂直配向型液晶显示装置第一实施方式的部分平面结构示意图，图2是图1沿线II-II的剖面示意图。该垂直配向型液晶显示装置100包括一第一基板110、一与该第一基板110相对且平行设置的第二基板120和位于该第一、第二基板110、120之间的液晶层130。该液晶层130包括多个液晶分子131，该液晶分子131介电常数为正且具有各向异性。

该垂直配向型液晶显示装置100还包括多条相互平行的扫描线140、多条相互平行且与该扫描线垂直绝缘相交的数据线142、多个位于该扫描线140与该数据线142相交处的薄膜晶体管144、多个位于该扫描线142与该数据线144相交构成的最小矩形区域内的第一电极150和第二电极160以及多条与该扫描线140平行且与该扫描线140依次间隔设置的存储电容线146。该扫描线140、该数据线142、该第一电极150、该第二电极160、该薄膜晶体管144和该存储电容线146通常设置于该第二基板120临近该液晶层130一侧。

该扫描线140与该数据线142相交构成的最小矩形区域界定了多个像素区域170。每一像素区域170对应一薄膜晶体管144、多个第一电极150和多个第二电极160。该薄膜晶体管144的栅极连接于临近的一扫描线140，源极连接于临近的一数据线142，漏极连接临近的一第一电极150。

该多个第一电极150均为直条形，每一像素区域170的多个第一电极150共具有两个延伸方向，依照延伸方向的不同该多个第一电极150可以标识为第一电极150a和第一电极150b。

该多个第一电极150a是等间距平行排列，且均沿一第一方向延伸。该多个第一电极150b也是等间距平行排列，且沿一不同于该第一方向的第二方向延伸。该第一方向可以是从左上到右下的延伸方向，该第二方向可以是从左下到右上的延伸方向。沿该像素区域170平行于该扫描线140的一中轴线O-O可以将该像素区域170分割为一上半区域172和一下半区域174。于本实施方式中，该多个第一电极150a均排列在该上半区域172内，且每一第一电极150a的两端都延伸至该上半区域172的边缘；多个第二电极160b均排列在该下半区域174内，且每一第一电极150b的两端都延伸至该下半区域174的边缘。该第一方向与该第二方向之间的夹角优选为90度，同时该第一方向与该扫描线140的夹角优选为45度，而该第二方向与该扫描线140的夹角也为45度。

该多个第二电极160均为直条形，每一像素区域170的多个第二电极160共具有两个延伸方向，依照延伸方向的不同该多个第二电极160可以标识为第二电极160a和第二电极160b。

该多个第二电极160a等间距平行排列，且均沿该第一方向延伸。该多个第二电极160b也是等间距平行排列，且沿该第二方向延伸。该多个第二电极160a实质上是与该多个第一电极150a相互平行且交替间隔设置的，详细地说，每二相邻的第一电极150a之间设置一第二电极a，且该第二电极160a最好位于该二相邻的第一电极150a的中间位置，即该第二电极160a与该二相邻的第一电极150a的距离是相等的。该多个第二电极160b实质上是与该多个第一电极150b相互平行且间隔设置的，详细地说，每二相邻的第一电极150b之间设置一第二电极160b，且该第二电极160b最好位于该二相邻的第一电极150b的中间位置，即该第二电极160b与该二相邻的第一电极150b的距离是相等的。该多个第二电极160a均排列在该上半区域172内，且每一第二电极160a的两端都延伸至该上半区域172的边缘；多个第二电极160b均排列在该下半区域174内，且每一第二电极160b的两端都延伸至该下半区域174的边缘。

事实上，该垂直配向型液晶显示装置100工作时，每一像素区域170的多个第一电极150被提供相同的像素电压，即每一像素区域170的多个第一电极150实际上是电性连通的，因此，可以通过多个连接部152将每一像素区域170的多个第一电极150连通。而连通每一像素区域170内的多个第一电极150的方式是多样的，于本实施方式中，其可以通过图3所示的方式连通；每一像素区域170的多个第二电极160被提供相同的公共电压，即每一像素区域170的多个第二电极160实际上是电性连通的，因此，可以通过多个连接部162将每一像素区域170的多个第二电极160连通。连通每一像素区域170内的多个第二电极160的方式是多样的，于本实施方式中，其可以通过图4所示的方式连通。

请一并参阅图2与图5，当该垂直配向型液晶显示装置100未处于工作状态时，即该多个第一电极150和多个第二电极160未被提供相应的像素电压和公共电压，该多个液晶分子131均沿其长轴垂直于该第一、第二基板110、120方向排列，使得该垂直配向型液晶显示装置100处于暗态。

当该垂直配向型液晶显示装置100处于工作状态时，即该多个第一电极150和多个第二电极160分别被提供像素电压和公共电压时，该第一电极150和与该第一电极150相邻的第二电极160之间产生如图5示的弧形电场E，受该弧形电场E的影响，该液晶分子131将沿着其长轴平行于电场线的方向排列，使得该垂直配向型液晶显示装置100处于亮态。该弧形电场E可以包括平行于该第一、第二基板110、120的水平电场分量和垂直于该第一、第二基板110、120的垂直电场分量。其中，临近该第一电极150和临近该第二电极160的区域的垂直电场分量比例较大，因受该垂直电场分量的影响，临近该第一电极150和临近该第二电极160的液晶分子131大多沿其长轴平行于该垂直电场分量E2的方向排列，即沿垂直于该第一、第二基板110、120的方向排列；而该第一电极150和该第二电极160之间的区域水平电场分量比例较大，从而该第一电极150和该第二电极160之间的区域的液晶分子131大多沿平行于该第一、第二基板110、120的方向排列。

事实上，该弧形电场E是渐近变化的，不同区域的液晶分子131受该水平电场分量E1的影响与受该垂直电场分量E2的影响是不同的，因此该像素区域170内的液晶分子131会具有多个不同且渐近变化的排列方向。然而，由于该第一电极150与第二电极160位于同一平面且相互平行，该弧形电场E的水平电场分量通常远大于垂直电场分量，故除受该垂直电场分量影响较大的区域，该像素区域170的大部分液晶分子131沿其长轴平行于该第一、第二基板110、120的方向排列。

另外，通常远离该第一、第二电极150、160的区域电场较小，因此靠近该第一基板110且远离该第二基板120的液晶分子131受电场的影响较小，可能不发生扭转而是维持其排列方向，即保持沿其长轴垂直于该第一、第二基板110、120的配向方向排列。

同时，由于该像素区域170的多个第一、第二电极150、160均具有两个延伸方向，因此，具有该第一方向的多个第一、第二电极150、160产生的弧形电场和具有该第二方向的多个第一、第二电极150、160产生的弧形电场是不同的。由此，本实施方式中，该上半区域172的液晶分子131与该下半区域174的液晶分子131的排列是不同的。详细的说，该上半区域172的弧形电场的水平电场分量是垂直于该第一方向的，而该下半区域174的弧形电场的水平电场分量是垂直于该第二方向的，即该上、下半区域172、174的弧形电场的水平电场分量的方向事实上是不相同的，因此虽然该上、下半区域172、174的大部分液晶分子131虽然均是沿其长轴平行于该第一、第二基板110、120的方向排列，然而，在水平面内，该上半区域172的液晶分子131的排列方向与该下半区域174的液晶分子131的排列方向互相垂直，进而整个像素区域170的液晶分子131具有更多的排列方向，使得该垂直配向型液晶显示装置100具有更好的视角。

与现有技术相比较，本发明垂直配向型液晶显示装置100通过设置在该第二基板120多个第一电极150和第二电极160，产生该弧形电场驱动该液晶层130的大部分液晶分子131沿其长轴平行于该第一、第二基板110、120的方向扭转并排列，并通过设置该多个第一电极150和第二电极160具有两个延伸方向使整个像素区域170的液晶分子131具有更多的排列方向，不仅达到了广视角显示，而且由于本发明垂直配向型液晶显示装置100相对于现有技术不需要突起结构及其相关制程，使得该垂直配向型液晶显示装置100的制造工艺简化，成本降低。

另外，由于该垂直配向型液晶显示装置100处于暗态时，该液晶层130的液晶分子131均沿其长轴垂直于该第一、第二基板110、120的方向排列，而该液晶层130的液晶分子131沿其长轴方向的光通过率是最小的，因此，该垂直配向型液晶显示装置100基本上没有暗态漏光，暗态较暗。当垂直配向型液晶显示装置100处于亮态时，该液晶层130的液晶分子131大部分均沿其长轴平行于该第一、第二基板110、120的方向排列，而液晶层130的液晶分子131沿其短轴方向的光通过率是最大的，故垂直配向型液晶显示装置100的光通过率更高，亮态更亮。因此，该垂直配向型液晶显示装置100的对比度较高。

请参阅图6和图7，图6是本发明垂直配向型液晶显示装置第二实施方式的部分平面结构示意图，图7是图6沿线III-III的剖面示意图。该垂直配向型液晶显示装置200与第一实施方式的垂直配向型液晶显示装置100的区别主要在于：多个第一电极250和多个第二电极260并不是等间距排列，至少一第二电极260与其两侧的第一电极250的间距不同，且分别为一第一间距L1和一小于该第一间距的第二间距L2。其中，该第一间距L1和第二间距L2优选在4um-10um的范围内。

与第一实施方式相比，该垂直配向型液晶显示装置200的每个像素区域270的多个第一电极250和多个第二电极270并不是等间距排列，具有该第一间距L1的第一、第二电极250、260产生的电场E1与具有该第二间距L2的第一、第二电极产生的电场E2的强度和方向都是不同的，因此，具有该第一间距L1的第一、第二电极250、260驱动的液晶分子231的排列方向与有该第二间距L2的第一、第二电极250、260驱动的液晶分子231的排列方向有所不同，进而，该垂直配向型液晶显示装置200的每个像素区域270的液晶分子231具有更多的排列方向，视角更好。

请参阅图8和图9，图8是本发明垂直配向型液晶显示装置第三实施方式的部分平面结构示意图，图9是图8的部分放大示意图。该垂直配向型液晶显示装置300与第一实施方式的垂直配向型液晶显示装置100的区别主要在于：第二电极360是弯曲的波浪形，该第二电极360到与其相邻的第一电极350的距离是变化的。其中，该第二电极360是弯曲的波浪形而具有多个切线方向，该第二电极360的多个切线方向该与该第一电极350的延伸方向(第一方向)的夹角范围优选在0到15度之间；该第二电极360到与其相邻的第一电极350的距离优选变化范围是3.5～13.5um，优选地，该第二电极360到与其相邻的第一电极350的距离最小值Lmin为4.5um，最大值Lmax为8um；同时；该第一、第二电极350、360的宽度优选在3.5um；第一与第二基板之间的液晶层的厚度优选在3.5um；且该液晶层的液晶分子优选为：长轴方向的介电常数/短轴方向的介电常数等于10的正性液晶。

该垂直配向型液晶显示装置300中，相邻的第一电极350与第二电极360之间的间距是连续变化的，因此，该第一电极350与该第二电极360之间的电场的强度相应的也是连续变化的，进而该第一电极350与第二电极360之间的液晶分子的倾斜和排列的方向也是连续变化的，使得该垂直配向型液晶显示装置300的每个像素区域370的液晶分子具有更多的且连续变化的排列方向，故，该垂直配向型液晶显示装置300视角更好。

同时，该液晶层的液晶分子优选为：长轴方向的介电常数/短轴方向的介电常数等于10的正性液晶，其对电场的反应速度更加灵敏，因此，该垂直配向型液晶显示装置300的响应速度较好。

请参阅图10，图10是本发明垂直配向型液晶显示装置第四实施方式的剖面示意图。该垂直配向型液晶显示装置400与第一实施方式的垂直配向型液晶显示装置100的区别主要在于：第一基板410临近该液晶层一侧设置有多个第三电极462，该多个第三电极462与多个第二电极460一一对应的相对设置，且优选地，该多个第三电极460对应与该多个第二电极460具有相同的形状，延伸方向也相同。该多个第三电极462与第一电极450进一步产生图示方向的倾斜电场E3，可以驱动临近该第一基板410的液晶分子431扭转。

请参阅图11，图11是本发明垂直配向型液晶显示装置第五实施方式的剖面示意图。该垂直配向型液晶显示装置500与第四实施方式的垂直配向型液晶显示装置400的区别主要在于：第一基板510临近该液晶层530一侧设置有多个第四电极552，该多个第四电极552与多个第一电极550一一对应的相对设置，且优选地，该多个第四电极552对应与该多个第一电极550具有相同的形状，延伸方向也相同。该多个第四电极552被施加与该第一电极550相同的像素电压或者浮接而感应该像素电压，该多个第四电极552与第三电极55进一步产生图示方向的弧形电场E，可以更好的驱动临近该第一基板510的液晶分子531向其长轴平行于该第一、第二基板510、520的方向扭转。

请参阅图12，图12是本发明垂直配向型液晶显示装置第六实施方式的剖面示意图。该垂直配向型液晶显示装置600与第四实施方式的垂直配向型液晶显示装置400的区别主要在于：第二基板620进一步设置一电极层664，该电极层664与该第一、第二电极650、660之间设置一绝缘层666，且优选地，该第一、第二电极650、660是位于液晶层630与该绝缘层666之间。该电极层664可以被施加与第二电极660相同的电压，即公共电压，因此，该电极层660与该第一电极650可以产生边缘电场E4驱动该液晶层630的液晶分子631扭转，使得更多的液晶分子631沿其长轴平行于该第一、第二基板610、620的方向排列。

此外，在本实施方式垂直配向型液晶显示装置600的一变形实施例中，该第二基板620可以设置该电极层664、设置于该电极层664上的绝缘层666和设置于该绝缘层666上的多个第一电极650，即可以不设置多个第二电极660和第三电极652。该电极层664被施加公共电压，该多个第一电极650被施加像素电压，该电极层664与该多个第一电极650可以产生边缘电场驱动该液晶层630的液晶分子631沿其长轴平行于第一、第二基板610、620的方向排列。

请参阅图13，图13是本发明垂直配向型液晶显示装置第七实施方式的部分平面结构示意图。该垂直配向型液晶显示装置700与第一实施方式的垂直配向型液晶显示装置100的区别主要在于：每一像素区域770进一步包括连接于第一电极750端部的第一延伸部754和连接于第二电极760端部的第二延伸部768，该第一延伸部754可以平行于扫描线740或者数据线742，该第二延伸部768可以平行于扫描线740或者数据线742。与第一实施方式相比较，该第一延伸部754和第二延伸部768可以驱动位于上下半区域边缘的液晶分子迅速扭转，避免该上下半区域边缘出现显示暗线。

然而，本发明垂直配向型液晶显示装置并不限于上述实施方式所述，如：该第三实施方式中，该第一电极350也可以是与该第二电极360平行的弯曲形。

Claims (19)

1.一种垂直配向型液晶显示装置，其包括一第一基板、一与该第一基板相对设置的第二基板和一夹于该两个基板之间的液晶层，该液晶层的液晶分子是垂直配向，其特征在于：该液晶层的液晶分子介电常数为正，该第二基板包括多个第一电极和至少一第二电极，该多个第一电极与该至少一第二电极用于产生电场驱动该液晶层的多个液晶分子沿平行于该第一、第二基板的方向排列。

2.如权利要求1所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于：该垂直配向型液晶显示装置还包括多条扫描线和多条数据线，该多条扫描线和多条数据线将该垂直配向型液晶显示装置界定了多个像素区域，每个像素区域包括多个第一电极和多个第二电极，该多个第一电极与多个第二电极为条形，且交替间隔设置。

3.如权利要求2所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于：每个像素区域的多个第一电极被提供一像素电压，多个第二电极被提供一公共电压。

4.如权利要求2所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于：该多个第一电极为直条形，该多个第二电极为直条形。

5.如权利要求4所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于：该多个第一电极具有一第一延伸方向和一第二延伸方向，该多个第二电极也具有一第一延伸方向和一第二延伸方向，具有该第一延伸方向的多个第一、第二电极交替间隔设置，具有该第二延伸方向的多个第一、第二电极交替间隔设置。

6.如权利要求5所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于：该第一延伸方向是从左上到右下的方向，该第二延伸方向是从左下到右上的方向。

7.如权利要求5所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于：该像素区域平行于该扫描线的一中轴线将该像素区域划分为一上半区域和一下半区域，具有该第一延伸方向的多个第一、第二电极位于该上半区域，具有该第二延伸方向的多个第一、第二电极位于该下半区域。

8.如权利要求7所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于：该第一延伸方向与该扫描线的夹角为45度，且该第一延伸方向与第二延伸方向垂直。

9.如权利要求4所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于：该多个第一电极相互平行，该多个第二电极也相互平行。

10.如权利要求9所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于：该多个第一电极是等间距设置，该多个第二电极也是等间距设置。

11.如权利要求9所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于：至少一第二电极与其两侧的二第一电极的间距不同。

12.如权利要求9所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于：该多个第一电极为直条形，该多个第二电极为弯曲形，该第二电极与其两侧的二第一电极的间距变化范围是3.5～13.5um，该液晶层的液晶分子的长轴方向的介电常数与其短轴方向的介电常数之比为10。

13.如权利要求12所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于：该第二电极与其两侧的二第一电极的间距的最大间距是8um，最小间距是4um。

14.如权利要求2所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于：每个像素区域的多个第一电极通过多个连接部电性连接；每个像素区域的多个第二电极通过多个连接部电性连接。

15.如权利要求2所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于：每一像素区域进一步包括连接于第一电极端部的第一延伸部和连接于第二电极端部的第二延伸部，该第一延伸部可以平行于扫描线或者数据线，该第二延伸部可以平行于扫描线或者数据线。

16.如权利要求1所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于：该垂直配向型液晶显示装置是包括一层状的第二电极，该第二电极与该多个第一电极之间设置有一绝缘层。

17.如权利要求1所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于：该第一基板还设置有多个与该第二电极相对设置的第三电极，该第二、第三电极被施加相同的电压。

18.如权利要求17所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于：该第一基板还设置有多个与该第一电极相对设置的第四电极，该第四电极被施加与该第一电极相同的电压或者电性浮接。

19.如权利要求2所述的垂直配向型液晶显示装置，其特征在于：该第二基板还设置有一电极层，该电极层与该第一、第二电极之间设置有一绝缘层，该电极层被施加与该第二电极相同的电压。

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